スプレーコーティングは、より安価な太陽電池のための道を開くことができました

スプレーコーティングは、より安価な太陽電池のための道を開くことができました

研究者らは、ペロブスカイト電池の製造上の大きな課題を解決したと言います。シリコンベースの太陽電池の潜在的な挑戦者です。

これらの結晶構造は、ほとんどすべての波長の光を吸収することができるため、大きな可能性を秘めています。 ペロブスカイト型太陽電池はすでに小規模で実用化されているが、電力変換効率(PCE)の最近の大幅な改善は、それらをソーラーパネルの低コスト代替品として使用することへの関心を高めている。

の中の論文 ナノスケール研究チームは、いくつかの主要な製造上の課題を解決するために、ペロブスカイト電池に重要な成分を適用する新しいスケーラブルな手段を明らかにする。 研究者らは、ペロブスカイト型光電池に重要な電子輸送層(ETL)を新たな方法でスプレーコーティングして、優れた導電性と隣接するペロブスカイト層との強い界面を持つETLを実現しました。

ほとんどの太陽電池は、光がセルの表面に当たると、負に帯電した材料内の電子を励起し、電子を正に帯電した「ホール」の格子に向かって移動させるように積層された材料の「サンドイッチ」です。ペロブスカイト型太陽電池はピンと呼ばれる単純な平面方位(または反転したときのニップ)を有し、ペロブスカイトは負に帯電したETLと正に帯電した正孔輸送層(HTL)との間の光トラップ真性層(ピンの「i」)を構成する。

正と負に帯電した層が分離されると、アーキテクチャはパチンコの亜原子ゲームのように振る舞い、光源からの光子がETLからの不安定な電子を取り除き、サンドイッチの正のHTL側に落ちる。 ペロブスカイト層はこの流れを促進する。

ペロブスカイトは、正孔と電子の両方に対する強い親和性とその迅速な反応時間のために理想的な真性層を作るが、商業規模の製造は、ペロブスカイトの結晶表面上に均一なETL層を効果的に適用することが困難であることから、

研究者らは、ETL材料としての実績と、粗い層に塗布されたPCBMが導電性の向上、浸透性の低下の可能性を提供するため、化合物[6,6] - フェニル-C(61) - 酪酸メチルエステル(PCBM)インターフェース接点、および光トラップの強化を提供します。

「平面ピン設計のETLオプションについてはほとんど研究が行われていません」と、ニューヨーク大学のTandon School of Engineeringの准教授であるAndréD. Taylorは言います。 「平面型セルの重要課題は、隣接するレイヤーを破壊しないように実際に組み立てる方法です。

最も一般的な方法は、スピンキャスティングであり、セルを回転させ、求心力によりペロブスカイト基板上にETL流体を分散させることを含む。 しかし、この技術は小さな表面に限定され、太陽電池の性能を低下させる一貫性のない層をもたらす。 また、スピンキャスティングは、可撓性ピンプレーナペロブスカイト構造が他に適している、ロールツーロール製造のような方法による大型ソーラーパネルの商業生産にも致命的である。

研究者は代わりに広い領域に均一にETLを適用し、大きなソーラーパネルの製造に適したスプレーコーティングに目を向ける。 彼らは、30%のPCEから13%以上の他のETLよりも17パーセントの効率向上を報告し、欠陥は少ないと報告しています。

「私たちのアプローチは簡潔で、再現性が高く、拡張性があります。 これは、PCBM ETLのスプレーコーティングが、ペロブスカイト型太陽電池の効率ベースラインを改善し、近い将来に記録簿ピン型ペロブスカイト型太陽電池のための理想的なプラットフォームを提供するという広範な魅力を有することを示唆している。

追加の共著者は、中国の電子科学技術大学、北京大学、イェール大学、およびジョンズホプキンス大学からのものです。

中国国立自然科学財団(NSFC)の基金、NSFCのイノベーション研究グループの基金、中国奨学金協議会、米国国立科学財団が研究資金を提供した。

ソース: ニューヨーク大学

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